(Felder, p. 428, q. 32) Vapor saturado a
é usado para aquecer uma corrente de vapor de metanol escoando em contracorrente de
até
em um trocador de calor adiabático. A vazão de metanol é
(medida a
e 1 atm ), e o vapor condensa e sai do trocador como água líquida a
.
a) Calcule a vazão necessária de vapor d’água entrando em kg/min. R:
.
b) Calcula a taxa de transferência de calor da água para o metanol ( kW ). R:
.
a) Calcule a vazão necessária de vapor d’água entrando em kg/min. R:
b) Calcula a taxa de transferência de calor da água para o metanol ( kW ). R:
Passo 1
O enunciado descreve um trocador de calor adiabático em contracorrente onde vapor saturado de água a
se condensa, saindo como água líquida a
, e aquece vapor de metanol de
até
. Vamos aplicar o balanço de energia (primeira lei) em regime estacionário, isto é, calor cedido pelo vapor de água
calor absorvido pelo metanol.
Passo 2
Calcular a vazão mássica de metanol a partir da vazão volumétrica a CNTP.
O volume molar a e
é
. A vazão é
, logo o número de mols por minuto é
O volume molar a
Como o peso molecular do metanol é
, sua vazão mássica é
Passo 3
Calcular a entalpia necessária para aquecer o metanol de
a
.
Usamos um valor médio de para vapor de metanol (tabela de Felder). Então
Usamos um valor médio de
O calor total por minuto absorvido é
Passo 4
Determinar a entalpia cedida por
kg de vapor de água que se condensa a
e depois resfria até
.
Das tabelas de vapor saturado (Felder),
Das tabelas de vapor saturado (Felder),
Portanto,
Passo 5
Igualar calor cedido e absorvido para obter a vazão mássica de vapor de água
:
Passo 6
Converter a taxa de calor para kW. Como
,
Resposta
a)
b)
b)